SIMULAZIONE – Onde radio e campi elettromagnetici
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INTRODUZIONE: Onde radio e campi elettromagnetici
Con questa simulazione è possibile studiare la trasmissione e la ricezione delle
onde radio, facendo oscillare un elettrone in modo manuale o automaticamente.
Il moto dell’elettrone nella stazione trasmittente genera un campo elettrico
variabile, che induce un campo magnetico variabile, che a sua volte induce un
campo elettrico variabile e così via. Con questo meccanismo il campo elettrico si
propaga nello spazio come un’onda elettromagnetica (radio) che viene rilevata
dall’antenna ricevente. È possibile visualizzare il campo elettrico con linee o
vettori, e i grafici della posizione degli elettroni nell’antenna trasmittente e in
quella ricevente in funzione del tempo.
SPERIMENTIAMO
1. Seleziona l’opzione “Oscilla” nel “Moto del trasmettitore” per mettere in
oscillazione l’elettrone (la sfera blu) e avvia la simulazione. L’elettrone nella
stazione trasmittente inizia a oscillare. In quale istante inizia a oscillare
l’elettrone nell’antenna ricevente?
2. Cosa rappresenta la curva rossa? Per avere un aiuto nella risposta, visualizza
il vettore campo elettrico (indicato dalle frecce verdi).
3. Quale modifica subisce il segnale aumentando e diminuendo la frequenza o
l’ampiezza d’oscillazione dell’elettrone? L’elettrone nella stazione ricevente
modifica rispettivamente la propria frequenza e la propria ampiezza di
oscillazione di conseguenza? Lo fa istantaneamente?
4. Seleziona l’opzione “Posizione degli elettroni” per esaminare i grafici della
posizione degli elettroni nell’antenna trasmittente e in quella ricevente in
funzione del tempo. Metti in pausa la simulazione e confronta i grafici.
L’elettrone nel trasmettitore e nel ricevitore oscilla con la stessa ampiezza e
con la stessa frequenza? Esso è al massimo della propria oscillazione nello
stesso istante in entrambe le antenne, oppure noti un ritardo? Motiva le
risposte.
PREVEDIAMO
Rispondi alle seguenti domande senza utilizzare la simulazione. Verifica poi le
tue previsioni facendo gli opportuni esperimenti con la simulazione.
1. Una carica ferma genera un campo elettrico? E una carica che oscilla?
Copyright 2012 Zanichelli editore S.p.A., Bologna [5813]
Questo file è un’estensione online del corso Mandolini, Le parole della fisica Zanichelli 2012
2. Aumentando l’ampiezza di un’onda elettromagnetica la sua frequenza varia?
Che relazione c’è fra la frequenza e la lunghezza d’onda?
3. Quale meccanismo produce le onde elettromagnetiche in un’antenna
trasmittente? Come funziona l’antenna ricevente che rileva il segnale?
4. Il campo elettrico oscilla in direzione parallela o perpendicolare alla
direzione di propagazione dell’onda elettromagnetica?
5. La frequenza di oscillazione dell’elettrone nella stazione trasmittente e nella
stazione ricevente è la stessa oppure no?
6. Se la frequenza di oscillazione all’interno dell’antenna trasmittente aumenta,
il segnale arriva prima alla stazione ricevente?
Copyright 2012 Zanichelli editore S.p.A., Bologna [5813]
Questo file è un’estensione online del corso Mandolini, Le parole della fisica Zanichelli 2012
